汽包虛假水位引起機組非停分析
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【摘 要】某電廠2019年3月7日4號鍋爐因汽包水位高高保護動作停爐，汽輪機因發電機逆功率保護動作機組停機。主要原因是鍋爐制粉系統頻繁斷煤導致運行參數大幅波動，運行人員升負荷過快形成汽包“虛假水位”造成水位快速上升，汽包水位高高保護動作。文中分析了事故發生原因，指出生產過程中暴露的問題，并提出了處理及防范措施。
【關鍵詞】逆功率;斷煤;虛假水位;暴露問題;防范措施
前言
虛假水位是鍋爐運行時不真實的水位。虛假水位的產生是由于當汽包壓力突降時，爐水飽和溫度下降到壓力較低時的飽和溫度，使爐水大量放出熱量來進行蒸發。于是爐水內的汽泡增加，汽水混合物體積膨脹，促使水位很快上升，形成虛假水位。當汽包壓力突升時，則相應的飽和溫度提高一部分熱量被用于加熱爐水，而用來蒸發爐水的熱量則減少，爐水中汽泡量減少，使汽水混合物的體積收縮，促使水位很快下降，形成虛假水位。此外當鍋爐內熱負荷增加或驟減時，水的比容將增大或減小，也會形成虛假水位。鍋爐負荷突變、滅火、安全門動作、燃燒不穩時，都會產生虛假水位。
1 事件經過
2019年3月7日13：40，4號機組負荷185MW，A、B、D、E磨運行，A、B電泵運行。
13：55 D磨煤機煤量突然到0 t/h，敲打給煤機入口管，根據聲音判斷為內部無煤，停運D磨，通知爐檢處理。
14：02 C磨啟動。
15：06爐檢處理好4號爐D磨斷煤，啟動D磨正常，15：08停C磨，15：09 D磨煤量再次突然到0 t/h，就地敲打無效，15：11重新啟C磨，停D磨。
15：11：48 主汽壓力（12.74MPa）因為啟動C磨且煤量增加開始上升，15：12：30主汽壓力升高至13.12MPa。
15：12：36運行人員手動增加總閥位指令（179）升負荷，15：13：48閥位總指令（246），期間汽包水位快速上升，從55mm升至214mm.。
15：13：54 汽包水位236mm，B電泵切手動，降低B電泵勺管至10%。15：13：57 “汽包水位高高”保護動作，爐MFT。15：13：55 汽包水位236mm，A電泵切手動。
15：16負荷減至15MW，機組切至中壓缸控制，開啟高旁，高旁減溫水截止門打不開，15：18：45高旁后溫度高保護動作（最高431.5℃）高旁關閉（保護值：420℃）。
15：21：08發電機“逆功率”保護動作，發電機解列、汽輪機跳閘。
15：25檢修人員就地處理高旁減溫水截止閥卡澀故障。
15：27：50 4號機組點火啟動，18：00 4號機組并網運行。
2.現場檢查情況
2.1 邏輯檢查
（1）汽包水位高高保護邏輯檢查
汽包水位共計三個測點，分別按照單點邏輯運算判斷后，進行三取二汽包水位高高（定值≥230mm）邏輯判斷，并送至FSSS，進行汽包水位高高邏輯保護動作，延時5s。
（2）鍋爐MFT聯鎖跳閘汽輪機邏輯檢查
MFT動作后，主蒸汽溫度低低（定值≤460℃），聯鎖跳閘汽輪機。
（3）旁路邏輯檢查
高旁壓力調節閥后溫度高高保護（定值≥430℃），延時10s，聯鎖關閉高旁;高旁壓力調節閥開度大于3%聯鎖打開高旁減溫水截止閥。
2.2 機組跳閘前參數變化
15：12：51 機組負荷133.5MW，主汽壓力13.2MPa，主汽流量361t/h，給水量420t/h，運行人員切除協調控制，手動操作汽機閥控手操器。
15：13：57機組負荷179.5MW，主汽壓力12.9MPa，主汽流量532.4t/h，給水量345t/h。
4號機組在66秒升負荷46MW。同時CCS給定（總閥位）從179（15：12：36）快速上升至246（15：13：47）。
15：12：40汽包水位10mm，15：13：55汽包水位236mm;期間給水流量從420t/h增加到466t/h，主汽流量從361t/h增加到532.4t/h，由此判斷為虛假水位。
汽包“虛假水位”形成原因：C磨啟動后鍋爐燃燒突然加強，蒸發量突然增加，鍋筒水面下的汽泡容積迅速增加，同時由于加負荷過快，鍋筒壓力的下降，飽和溫度隨之下降，蒸發管和鍋筒水容積中含汽率增加。汽泡容積增加會使鍋爐水位有所增加，盡管蒸發量大于給水量，但在一開始時水位不僅沒有下降反而迅速上升，這就形成“虛假水位”。
3 原因分析
1）4號鍋爐跳閘原因：鍋爐汽包水位高高;
2）汽包水位高高原因：運行人員發現主汽壓力升高，切除協調控制，迅速開大汽機調閥，負荷增長過快（66s負荷增加46MW），形成汽包“虛假水位”致汽包水位快速升高，超過保護值。
3）4號汽輪機跳閘原因：首出是發電機跳閘。
4）4發電機跳閘原因為：逆功率保護動作。
5）逆功率保護動作原因：鍋爐MFT動作，快減負荷，汽輪機切換至中壓缸運行，高旁聯開。高旁減溫水故障，高旁后蒸汽溫度高聯關，汽輪機進汽量下降。
6）D給煤機斷煤原因：
?。?）3月7日4號爐配煤方式：A、B、E磨小紀汗/貧瘦煤5：5進行摻配;C、D磨匯金/貧痩煤5：5。
（2）D磨匯金煤全水分10%左右、煤泥含量較多粘性大。
4暴露的主要問題
1）入爐煤質管控不到位，近期煤質差、熱值低、灰分大、堵煤頻發、水位異常等未制定有效的、有針對性的應急防范措施。
2）運行人員對汽包水位控制重視及事故演練不到位，事故應急處理能力不足。
3）故障設備應急防范措施制定不到位，故障處理不及時
5 防范措施
1）加強燃料采購、摻配摻燒，物料部結合煤炭市場情況，采購合理的原煤，滿足入爐摻配需求，燃料管理部結合煤場存煤及來煤實際情況、機組運行情況，合理摻配，確保入爐熱值達到紅線要求以上。
2）運行部結合近期煤質，從防結焦、防塌灰、防滅火方面制定有效的、有針對性的應急防范措施。
3）加強缺陷管理，特別影響機組安全的重大缺陷應立即予以消除，不能消除時，應制定保證機組安全運行的措施。
4）運行部加強人員培訓，針對設備運行現狀制定典型的事故處理方案并加強學習。
5）盡快選擇合適時機更換高旁減溫水隔離電磁閥。
參考文獻：
[1]沈悅.汽包虛假水位探析.硅谷，2014，21期.
[2]程曉婷，鄭玉平，陳德磊，鍋爐虛假水位的產生與處理方法[J]，冶金動力.2013（12）
作者簡介：
楊博聞，男，陜西西安。高級工程師，工學學士，主要研究方向：大型火電機組調試及技術監督研究。
（作者單位：華電電力科學研究院有限公司）
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